利用電化學方法可以將CO2有效地轉化為HCOO-(其中C元素的化合價為+2價),裝置如圖1所示。

(1)在該裝置中,左側Pt電極為 陽極陽極。(填“陰極”或“陽極”)
(2)裝置工作時,陰極除有HCOO-生成外,還可能生成副產物降低電解效率。
已知:電解效率=一段時間內生成目標產物轉移電子數(shù)一段時間內電解池轉移電子總數(shù)。
①副產物可能是 CO(或H2)CO(或H2)。(寫出一種即可)
②標準狀況下,當陽極生成氧氣體積為224mL時,測得整個陰極區(qū)內的c(HCOO-)=0.017mol/L,電解效率為 85%85%。(忽略電解前后溶液的體積變化)
(3)研究表明,溶液pH會影響CO2轉化為HCOO-的效率。圖2是CO2(以H2CO3計) 在水溶液中各種存在形式的物質的量分數(shù)δ隨pH變化的情況。
①pH>12時,CO2幾乎未轉化為HCOO-,此時CO2在溶液中的主要存在形式為 CO2-3CO2-3。
②pH=8.5時,CO2的轉化效率較高,溶液中相應的電極反應式為 H2O+HCO-3+2e-=HCOO-+2OH-(或3HCO-3+2e-=HCOO-+2CO2-3+H2O)H2O+HCO-3+2e-=HCOO-+2OH-(或3HCO-3+2e-=HCOO-+2CO2-3+H2O)。有人認為,在此條件下裝置工作一段時間后,陰極附近溶液的pH幾乎不發(fā)生變化(忽略電解前后溶液的體積變化)。你是否同意他的觀點,并請說明理由:同意,陰極發(fā)生電極反應H2O+HCO-3+2e-=HCOO-+2OH-的同時,陽極發(fā)生電極反應2H2O-4e-=O2+4H+,當外電路轉移2mol電子時,2molH+通過質子交換膜向陰極移動,恰好與陰極生成的2molOH-中和;電子或電荷守恒;H+通過質子交換膜移動同意,陰極發(fā)生電極反應H2O+HCO-3+2e-=HCOO-+2OH-的同時,陽極發(fā)生電極反應2H2O-4e-=O2+4H+,當外電路轉移2mol電子時,2molH+通過質子交換膜向陰極移動,恰好與陰極生成的2molOH-中和;電子或電荷守恒;H+通過質子交換膜移動。
一段時間內生成目標產物轉移電子數(shù)
一段時間內電解池轉移電子總數(shù)
CO
2
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
【考點】原電池與電解池的綜合;電解原理.
【答案】陽極;CO(或H2);85%;;H2O++2e-=HCOO-+2OH-(或3+2e-=HCOO-+2+H2O);同意,陰極發(fā)生電極反應H2O++2e-=HCOO-+2OH-的同時,陽極發(fā)生電極反應2H2O-4e-=O2+4H+,當外電路轉移2mol電子時,2molH+通過質子交換膜向陰極移動,恰好與陰極生成的2molOH-中和;電子或電荷守恒;H+通過質子交換膜移動
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:52引用:3難度:0.5
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